[实用新型]基于捷变收发器的抗干扰射电天文辐射计系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于捷变收发器的快速抗干扰射电天文辐射计系统，属于射电天文领域，主要适用于在高无线电干扰环境下的总功率射电天文观测。

背景技术

在空间天气预警、预报方面，其中太阳爆发是空间天气事件的驱动源，对太阳射电波段的观测至关重要。

太阳爆发是发生在太阳大气-日冕中剧烈的能量释放过程，主要形式是太阳耀斑和日冕物质抛射(CME)，本质上是磁场和磁场、磁场和等离子体之间相互作用的结果。这样的剧烈爆发过程，可能对地球周围的空间环境造成剧烈扰动，对现代社会的正常运行带来灾害性影响。由此可见，日冕作为连接太阳和日地空间的纽带和太阳剧烈爆发活动的发源地、CME作为灾害性空间天气的驱动源，都具有极其特殊的重要地位。

对日冕的观测研究，仍是目前太阳物理研究的难点和重点，如著名太阳物理研究学者Aschwanden提出的“十大太阳物理研究难题”里，至少有一半和日冕有关。日冕观测研究的核心问题，是对日冕磁场的测量和对日冕物质抛射(CME)的监测。

从观测的角度考虑,除光学观测太阳爆发事件外,用射电方法是相当重要的观测手段,尤其对CME事件的观测研究是其它方法无法替代的。

从理论上考虑,CME的一个关键问题是了解它在日面上的源区,以便能监测CME的初始形成和喷发的整个过程。但是在低日冕(1.0-1.5倍太阳半径)范围内,白光日冕仪是不能观测的,而用米波射电频谱仪则可以。因为太阳米波II、IV型爆发与CME和耀斑等剧烈太阳活动以及相对应的日地物理效应有密切关系,因此射电方法是研究CME的重要手段之一。

太阳活动在低频无线电上的观测数据反映了太阳活动等离子体抛射物CME在日地空间传播过程中重要的物理特性。CME中等离子体发射频率与等离子体密度之间有如下对应关系：

其中N_e为等离子体密度，q_e为等离子体单个离子的带电荷数，m_e为等离子体单个离子的质量；随着等离子体从太阳上抛射出来，其密度随着远离太阳的距离而降低，不同太阳高度对应等离子密度符合下面经典公式：

n_e(R)＝n_e0f(R)

其中

参数n_e0为太阳表面的等离子体密度数。为太阳直径，R为等离子体离开太阳的距离。随着CME物质远离太阳，其发射出来的无线电频率也在随之降低，为此太阳物理界一致认为地基太阳射电望远镜所能观测到的无线电爆发频率越低，CME物质离我们就越近。

从上述公式推导可以得出，实施多点频太阳射电流量观测可以获得日冕层的多个高度等离子体密度等参数信息；为了解太阳射电爆发，CME形成具有十分重要的意义。

另外在其余射电天文观测方面，采用辐射计对一定宽带内信号的总功率监测可以获得射电源的光变信息，该种方法是获得射电源物理参数最直接的观测手段，因此可靠性更高；通过其流量变化规律，建立理论模型可理解射电源辐射机制和内部物理(例如由特征时标估算射电源物理尺度，以给出其角径上限)。

微波辐射计的重要标包括温漂特性、输入带宽、最小可识别灵敏度等；根据灵敏度与观测带宽之间的关系：

辐射计能检测到的最小射电流量S_min与积分时间τ和输入信号带宽Δυ成反比。如果拥有更宽的输入信号带宽和更长的积分时间，则辐射计检测微弱信号的能力将更强。

但是目前无线电干扰问题(Radio Frequency interference RFI)严重干扰了射电天文辐射计的工作，无线电业务的扩大越来越多的频率被占用，这就使得射电天文观测带宽和干扰问题成为一对矛盾，如果需要增加带宽则同时也增加了无线电干扰的风险。同时传统的超外差式接收机的观测频段固定，这样如果观测频带内出现无线电干扰信号就需要通过调整本振、带通滤波器等方式进行抑制无线电干扰，工程量较大，且灵活性较差。

发明内容

本实用新型提供了一种可以快速抑制无线电干扰，实现观测带内的干扰消除，获得稳定观测数据的基于捷变收发器的快速抗干扰射电天文辐射计系统，其包括射电望远镜天线、宽带低噪声放大器、程控捷变收发器、全可编程控制器、上位机；宽带低噪声放大器的输入端与射电望远镜天线的馈源输出端相连，宽带低噪声放大器的输出端与程控捷变收发器的输入端相连，程控捷变收发器通过全可编程控制器与上位机相连。